หากพูดถึงการทำสวนหรือการทำเกษตร หนึ่งในต้นทุนหลักที่เกษตรกรให้ความสำคัญคือ ค่าปุ๋ย ขณะเดียวกันก็ต้องการให้พืชเจริญเติบโตได้ดีและให้ผลผลิตสูง ล่าสุด ทีมนักวิจัยจาก มหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ (National University of Singapore – NUS) ได้พัฒนานวัตกรรมใหม่ที่อาจเข้ามาเปลี่ยนแนวทางการบำรุงพืชในอนาคต

นักวิจัยจากสถาบัน iHealthtech นำโดย ศาสตราจารย์ Andy Tay เผยความคืบหน้างานวิจัยด้านเกษตรเทคโนโลยี หลังพัฒนาแนวทางใหม่ในการส่งจุลินทรีย์และสารอาหารเข้าสู่พืชโดยตรง ผ่านนวัตกรรมที่เรียกว่า แผ่นแปะเข็มจิ๋ว (Microneedle Patches) ซึ่งอาจเปลี่ยนวิธีการดูแลพืชในอนาคต
ที่มาของงานวิจัยนี้ เริ่มจากการเปรียบเทียบระบบลำเลียงสารในร่างกายมนุษย์กับระบบท่อลำเลียงของพืช ทีมวิจัยตั้งข้อสังเกตว่า ในร่างกายมนุษย์ จุลินทรีย์และสารสำคัญสามารถเคลื่อนที่ไปยังจุดเป้าหมายได้อย่างแม่นยำและรวดเร็ว จึงเกิดคำถามว่า แนวคิดเดียวกันนี้สามารถนำมาประยุกต์ใช้กับพืชได้หรือไม่
นักวิจัยเสนอแนวทางใหม่ ด้วยการส่งจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์เข้าสู่เนื้อเยื่อพืชโดยตรง แทนการใส่ปุ๋ยหรือจุลินทรีย์ลงในดินแล้วรอให้พืชดูดซึมตามธรรมชาติ วิธีดังกล่าวช่วยให้สารสำคัญสามารถเดินทางผ่านระบบท่อลำเลียงไปถึงรากได้อย่างตรงจุด ลดระยะเวลา และเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของจุลินทรีย์
หัวใจสำคัญของเทคโนโลยีนี้ คือ แผ่นแปะเข็มจิ๋ว ซึ่งมีลักษณะคล้ายอุปกรณ์ทางการแพทย์มากกว่าเครื่องมือเกษตร ตัวแผ่นแปะผลิตจากพอลิเมอร์ย่อยสลายได้และมีต้นทุนต่ำอย่าง PVA ภายในบรรจุเข็มขนาดเล็กมากจนแทบมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ทำหน้าที่เป็นตัวนำพาสารอาหารและจุลินทรีย์เข้าสู่เนื้อเยื่อพืชอย่างแม่นยำ
ทีมวิจัยระบุว่า เทคโนโลยีนี้มีศักยภาพในการต่อยอดสู่การใช้งานในระบบเกษตรแนวตั้งและเกษตรในเมือง รวมถึงการผลิตพืชอาหารและพืชสมุนไพรในอนาคต โดยเฉพาะในบริบทของโลกที่ต้องเผชิญกับข้อจำกัดด้านพื้นที่ แรงงาน และทรัพยากร เทคโนโลยีนี้มีศักยภาพในการช่วยลดต้นทุนการผลิต เพิ่มประสิทธิภาพการใช้ปุ๋ย และตอบโจทย์การเกษตรยุคใหม่ที่ให้ความสำคัญกับความคุ้มค่าและความยั่งยืนในระยะยาว

นักวิจัยต่างประเทศเผยผลการพัฒนา แผ่นแปะเข็มจิ๋ว (Microneedle Patches) สำหรับการส่งปุ๋ยชีวภาพเข้าสู่พืชโดยตรง โดยภายในปลายเข็มบรรจุปุ๋ยชีวภาพที่มีชีวิต ซึ่งออกแบบมาเพื่อกระตุ้นการทำงานของฮอร์โมนการเจริญเติบโตของพืช
เทคโนโลยีดังกล่าวใช้แผ่นไมโครนีดเดิลที่ผลิตจากโพลิไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) ซึ่งเป็นวัสดุราคาต่ำ ย่อยสลายได้ และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม แผ่นขนาดประมาณ 1 ตารางเซนติเมตร ติดตั้งเข็มขนาดเล็กสำหรับใบพืชและลำต้นในระดับไมโคร จุลินทรีย์จะถูกบรรจุไว้ที่ปลายเข็ม และถูกส่งเข้าสู่พืชเพียงกดแผ่นลงบนผิวพืช เข็มจะละลายภายในเวลาประมาณ 60 วินาที โดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหาย
นักวิจัยระบุว่า แผ่นไมโครนีดเดิลสามารถผลิตได้ด้วยเครื่องพิมพ์สามมิติ ช่วยให้ผลิตได้สะดวก ใช้งานง่าย และกระจายแรงกดได้สม่ำเสมอ แม้ในใบพืชขนาดใหญ่ อีกทั้งยังสามารถเก็บรักษาจุลินทรีย์ไว้ได้สูงสุดถึง 4 สัปดาห์ ลดข้อจำกัดด้านการขนส่งและการจัดเก็บ
ผลการทดลองในเรือนกระจกกับพืชเศรษฐกิจ อาทิ ผักเคล และ ผักกวางตุ้ง พบว่า พืชที่ได้รับเทคโนโลยีดังกล่าวมีการเจริญเติบโตที่ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ทั้งในด้านความสูงของลำต้นและความสมบูรณ์ของใบ
ในเชิงเศรษฐศาสตร์ งานวิจัยยังระบุว่า เทคโนโลยีแผ่นแปะเข็มจิ๋วสามารถช่วยลดการใช้ปุ๋ยชีวภาพได้ราว 15% เนื่องจากเป็นการส่งสารอาหารแบบตรงเป้าหมาย ทำให้แทบไม่มีการสูญเสียระหว่างกระบวนการดูดซึม
นักวิจัยมองว่า นวัตกรรมดังกล่าวมีศักยภาพในการต่อยอดสู่ภาคเกษตรสมัยใหม่ ทั้งระบบเกษตรแนวตั้ง เกษตรในเมือง และการผลิตพืชอาหารในพื้นที่จำกัด พร้อมตอบโจทย์กระแสการพัฒนาเกษตรอย่างยั่งยืนที่หลายประเทศให้ความสำคัญ
เทคโนโลยีดังกล่าวช่วยให้พืชได้รับจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์อย่างตรงจุด ลดการสูญเสียปุ๋ย และเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซึมสารอาหาร ส่งผลให้การเจริญเติบโตของพืชเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ถือเป็นอีกก้าวสำคัญของงานวิจัยด้านเกษตรสมัยใหม่ ที่มุ่งลดต้นทุน เพิ่มผลผลิต และใช้ทรัพยากรอย่างคุ้มค่า
ทีมนักวิจัย เปิดเผยว่า เป้าหมายสำคัญของการพัฒนาต่อไปคือการขยายขีดความสามารถของเทคโนโลยีให้รองรับการใช้งานในระดับฟาร์มขนาดใหญ่ โดยทีมวิจัยมีแผนศึกษาการผสานเข็มขนาดจิ๋ว (Microneedle )เข้ากับหุ่นยนต์การเกษตรและระบบอัตโนมัติ เพื่อเพิ่มความแม่นยำและลดต้นทุนแรงงานในการใช้งานจริง
นอกจากนี้ ยังอยู่ระหว่างการเตรียมทดสอบเทคโนโลยีดังกล่าวกับพืชเศรษฐกิจชนิดอื่นๆ เพิ่มเติม เช่น สตรอเบอร์รี รวมถึงศึกษาการเคลื่อนย้ายของจุลินทรีย์จากใบและลำต้นไปยังระบบราก เพื่อยืนยันประสิทธิภาพในการส่งผ่านสารอาหารและส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชในระยะยาว
ขอบคุณภาพและข้อมูลจาก : https://news.nus.edu.sg/microneedle-system-deliver-biofertiliser-into-plants-boosting-growth/ และ https://newatlas.com/science/microneedle-biofertilizer-patch-plants/?utm_source=flipboard&utm_content=NewAtlas/magazine/Science
